冲击波活化热压烧结氮化硅粉末

对Si3 N4粉末实现了三种不同压力的冲击波预先处理 ,而后采用三种不同的热压烧结条件制得Si3 N4陶瓷。运用SEM ,TEM ,HRTEM和XRD等手段分析了粉末和陶瓷的结构特性 ,同时测试了材料的性能。结果表明 :冲击波压力没有导致Si3 N4粉末的相变 ,TEM观察表明Si3 N4晶粒中有大量的位错及位错群 ,冲击波的作用主要是通过引入大量位错和其他缺陷促进致密化过程 ,提高陶瓷材料的机械性能。经过40GPa冲击波活化 1 80 0℃热压烧结的Si3 N4陶瓷性能最好 ,弯曲强度达 1 1 0 7.2MPa ,断裂韧性达 1 2 .2 0MPa .m1/2 。     

ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3陶瓷力学测试与断裂分析

通过对原位生长ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3基陶瓷的三点弯曲、单边切口梁与Vickers压痕测试,发现陶瓷硬度、弯曲强度与断裂韧性在ZrO2质量分数为35%时出现极大值.经SEM观察与XRD分析,发现裂纹扩展主要受含ZrO2纳微米纤维的α-Al2O3基棒晶控制,诱发裂纹偏转增韧机制,并伴随着相变增韧机制.     

材料力学性能纳米压入测试仪器发展综述

综述了材料力学性能纳米压入测试仪器的发展现状。阐述了纳米压入测试技术的发展历程;从驱动、载荷测量和位移测量3方面对目前材料力学性能纳米压入测试仪器的基本结构进行了比较分析;介绍了材料力学性能纳米压入测试仪器集成技术,包括影响压入深度测量精度的集成技术、观测技术、大载荷模块和高温试验模块等;最后,对未来材料力学性能纳米压力测试仪器的发展趋势作了展望。     

Si3 N4基复相陶瓷天线罩材料的制备及性能

基于高马赫数导弹天线罩为应用背景,以Si粉、BN粉、SiO2粉为主要原料,采用反应烧结法制备Si3N4基复相陶瓷材料,探讨了原料组成、成型工艺及坯体密度对材料性能的影响。试验结果表明:当原料中Si、BN和SiO2分别为55%、30%和10%时,材料强度可达96.7MPa,断裂韧性可达1.80MPa.m1/2。同时材料具有良好的介电性能及热物理性能。     

仪器柔度标定误差对杨氏模量压入识别的影响

针对材料杨氏模量仪器化压入识别的2种代表性方法——Oliver-Pharr方法和Ma方法,通过有限元数值模拟分析了仪器柔度标定误差对杨氏模量识别精度的影响。结果表明：仪器柔度及压入载荷越大,由标定误差导致的杨氏模量识别误差越大;当材料较软且压入深度较大时,仪器柔度的标定误差甚至可能导致材料杨氏模量的识别结果为负值;通过比较证明,Ma方法比Oliver-Pharr方法具有较低的仪器柔度敏感性和较高的测试精度。     

燃烧合成原位增韧氧化铝基复合陶瓷的显微结构与力学性能

通过燃烧合成技术制备出了氧化铝棒晶为基的Al2O3/ZrO2复合陶瓷棒材,研究了大体积Al2O3/ZrO2复合陶瓷的显微结构及力学性能.经对其性能测试发现,陶瓷的硬度和断裂韧性最高可达22.1 GPa和9.16 MPa·m0.5;通过对裂纹扩展路径观察,发现材料增韧是通过以氧化铝棒晶桥接与拔出增韧为主并伴有α-Al2O3片晶桥接多重增韧机制予以实现;经实验分析,可进一步认为以增大燃烧放热量来提高实际熔体温度,并在离心力作用下,进行材料高温高压合成,可显著提升材料的强韧性.     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

聚硅氧烷先驱体转化制备2D Cf/Si-O-C材料

以二维碳纤维布和廉价的聚硅氧烷为原料,采用先驱体转化工艺制备2D Cf/Si-O-C材料,对其力学性能进行了考察,并与以聚碳硅烷为先驱体制备的2D Cf/SiC材料在价格和性能方面进行了对比。实验表明,2D Cf/Si-O-C材料力学性能较2D Cf/SiC材料有所下降,但成本大大降低。2D Cf/Si-O-C材料弯曲强度达到157.9 MPa,断裂韧性达到8.4MPa.m1/2,剪切强度达到23.4MPa,并且在1400℃下能较好保持材料的力学性能。     

喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响

采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪，分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度，并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明：渗碳试样经强力喷丸后，在0～0．50mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度提高了约1．1GPa；最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa；表面粗糙度由1．255μm降为0．979μm。接触疲劳特征寿命以与中值寿命L50均提高了2倍多，额定寿命L10提高了1倍多。     

聚甲基丙烯酸甲酯-氧化锆复合材料的制备

将氧化锆纳米粉体冷等静压成型,经部分烧结制备成具有多孔网状结构的部分烧结体,然后经真空浸渍,将预聚甲基丙烯酸甲酯渗透入部分烧结体的开孔中,原位聚合,制备出聚甲基丙烯酸甲酯—氧化锆有机—无机复合材料。结果表明:预聚甲基丙烯酸甲酯经真空浸渍能完全浸入部分烧结陶瓷的开孔中并固化。当部分烧结体相对密度为63%~82%时,复合材料的弯曲强度为154~287MPa、断裂韧性为3.68~4.81MPa.m1/2;与部分烧结体比较,有明显提高。该复合材料经牙科CAD/CAM系统切削加工,可制作牙科修复体。     

金属泡沫复合材料夹芯结构的压痕响应实验

金属泡沫夹芯结构是近年来新出现的一种明显具有结构和功能一体化特点的新型轻质材料,它在临近空间飞行器、航海及汽车等领域有着广阔的应用前景。以以纤维增强复合材料面板、闭孔泡沫铝芯子为特征的复合材料夹芯结构为研究对象,对其在球形压头作用下的压痕响应、损伤模式、变形机制和失效机理进行理论分析和实验研究。研究发现,泡沫铝复合材料夹芯结构的压痕响应是夹芯结构的各个组成部分的响应、相互作用以及压头属性的综合作用结果。泡沫铝复合材料夹芯结构在球压头作用下的损伤模式为基体开裂、纤维断裂、层间分层、泡沫铝的屈服及剪切断裂五种失效模式。     

纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的制备及其性能

将无机陶瓷纤维与SiO2溶胶混合,经超临界干燥制备了SiO2气凝胶隔热复合材料。SiO2气凝胶纤细的骨架颗粒减少了固态热传导,纳米级孔减少了气体热传导和对流传热,同时无机陶瓷纤维减少了辐射传热。SiO2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其200℃和800℃的热导率分别为0.017W/m.K和0.042W/m.K。纤维的加入提供了力学支撑,高温处理增强了气凝胶骨架强度,材料在常温和高温下均具有良好的力学性能,其常温的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.44MPa、1.31MPa和0.98MPa(10%应变),800℃的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.95MPa、1.80MPa和1.42MPa(10%应变)。     

The effect of al particle size on thermal decomposition,mechanical strength and sensitivity of Al/ZrH2/PTFE composite

To study the thermal decomposition of Al/ZrH2/PTFE with different Al particle size as well as mechanical strength and impact sensitivity under medium and low strain rates, molding-vacuum sintering was adopted to prepare four groups of power materials and cylindrical specimens with different Al particle size. The active decomposition temperature of ZrH2 was obtained by TG-DSC, and the quasi-static me-chanics/reaction characteristics as well as the impact sensitivity of the specimen were studied respec-tively by quasi-static compression and drop-hammer test. The results show that the yield strength of the material decreased with the increase of the Al particle size, while the compressive strength, failure strain and toughness increased first and then decreased, which reached the maximum values of 116.61 MPa, 191％, and 119.9 MJ/m respectively when the Al particle size is 12—14μm because of particle size grading. The specimens with the highest strength and toughness formed circumferential open cracks and reacted partly when pressed. Those with developmental cracks formed inside did not react. It is considered that fracture of specimens first triggered initial reaction between Al and PTFE to release an amount of heat. Then ZrH2 was activated and decomposed, and participated in subsequent reaction to generate ZrC. The impact sensitivity of the specimens decreased with the increase of Al particle size.     

Modeling mechanical behaviors of composites with various ratios of matrixeinclusion properties using movable cellular automaton method

Two classes of composite materials are considered: classical metaleceramic composites with reinforcing hard inclusions as well as hard ceramics matrix with soft gel inclusions. Movable cellular automaton method is used for modeling the mechanical behaviors of such different heterogeneous materials. The method is based on particle approach and may be considered as a kind of discrete element method. The main feature of the method is the use of many-body forces of inter-element interaction within the formalism of simply deformable element approximation. It was shown that the strength of reinforcing particles and the width of particle-binder interphase boundaries had determining influence on the service characteristics of metaleceramic composite. In particular, the increasing of strength of carbide inclusions may lead to significant increase in the strength and ultimate strain of composite material. On the example of porous zirconia ceramics it was shown that the change in the mechanical properties of pore surface leads to the corresponding change in effective elastic modulus and strength limit of the ceramic sample. The less is the pore size, the more is this effect. The increase in the elastic properties of pore surface of ceramics may reduce its fracture energy.     

引弧微爆加工陶瓷新方法及其电源系统研制

高频引弧在瞬间产生微爆炸和轰击波时具有高能量密度,结合工程陶瓷加工的特点,提出了引弧微爆加工工程陶瓷的新方法。试验证明了该方法能够实现低成本加工陶瓷孔、外圆、平面以及各种异型面,是一项全新的工程陶瓷加工技术。研制的专用脉冲电源采用了全桥式绝缘门栅极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）逆变主电路、独特的高频引弧及控制电路,引弧微爆加工电源系统具有工作可靠、可控性好等优点。     

镍对重力分离SHS陶瓷内衬复合管的影响

采用SHS重力分离技术制备陶瓷内衬复合管,通过改变主燃烧配系组元Ni的含量,研究分析了金属Ni对陶瓷内衬复合管制备的燃烧特性及机械性能的影响。研究发现,适量的Ni粉能促进SHS燃烧进行,提高燃烧体系的绝热燃烧温度和陶瓷层的致密度,并且有助于形成金属/陶瓷界面过渡层,这极大提高了复合管的显微硬度和抗压剪强度。当Ni粉含量为19wt％时,陶瓷层的显微硬度和抗压剪强度分别最高达1764N/mm2和36.1MPa。     

纳米Si-C-N粒子增强Si3N4 复合材料的结构与性能

本文用Ｓｉ－Ｃ－Ｎ纳米微粉做增强相,Ｓｉ３Ｎ４微粉为基相,采用热压的方法制备了ＳｉＣｐ／Ｓｉ３Ｎ４纳米复相陶瓷,所得的ＳｉＣｐ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的室温弯曲强度为８７８．５ＭＰａ,断裂韧性达１１．９６ＭＰａｍ１／２,同时应用扫描电镜（ＳＥＭ）、高分辨透射电镜（ＨＲＴＥＭ）对其结构进行了观察,讨论了结构与性能之间的关系。     

基于ANSYS的大型复合材料风力机叶片结构分析

基于ANSYS软件,对某款应用于GL3A风场的1500kW大型复合材料风力机叶片进行了结构分析。分析结果表明:该叶片的振型以一阶挥舞和一阶摆振为主,其频率分别为0.86Hz和1.59Hz;在极限挥舞载荷作用下,该叶片有限元模型计算得到的叶尖挠度为8.445m,而该叶片全尺寸静力试验得到的极限挥舞载荷作用下的叶尖挠度为8.12m,计算值与试验值的误差只有3.8%;另外,该叶片的最大计算拉应力和压应力分别为228MPa和201MPa,而该叶片玻纤/环氧复合材料实测拉伸强度和实测压缩失稳强度分别为720MPa和380MPa,其计算最大应力只有对应实测极限强度的31.7%和52.9%。     

T300和JC2#纤维增强C/SiC复合材料力学性能对比

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)分别制备得到T300碳纤维和JC2#碳纤维增强C/SiC复合材料。JC2#C/SiC复合材料具有优异的力学性能,抗弯强度和断裂韧性分别达到662MPa和19.5MPa.m1/2;T300 C/SiC复合材料表现出低强度、高脆性,其抗弯强度和断裂韧性不足前者的四分之一。T300 C/SiC复合材料低性能的根本原因在于T300纤维在PCS裂解过程中性能严重下降,复合材料中纤维与基体间存在强界面结合是另一个影响因素。